一种环氧树脂灌浆材料和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种环氧树脂灌浆材料和应用，所述环氧树脂灌浆材料包括A、B两组分，使用时以质量比2：1

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂灌浆材料和应用


[0001]本专利技术属于化学灌浆工程领域，特别涉及一种环氧树脂结构补强灌浆材料和应用。

技术介绍

[0002]历年来，我国一直在持续进行大型基础设施建设，据统计，仅水坝就超过八万座，数量位居世界之最。桥梁、隧洞、海港、高等级公路等在长期服役过程中，钢筋混凝土结构难免出现渗水、腐蚀、强度衰减等耐久性问题，需要及时维护保养。环氧树脂因其良好的综合性能，在防腐堵漏、加固延寿等建筑工程领域具有广泛应用。将其配以稀释剂、硬化剂之后，利用泵送设备注入到地层或缝隙内渗透、扩散、充填并自行固化，使之与碎裂的基础“植根锚定”式粘接成一体，业界称之为“化学灌浆”。
[0003]早期的化学灌浆材料大多以“环氧
‑
丙酮
‑
糠醛”体系为主，价格相对便宜，但渗透和浸润能力有限，只能灌注到渗透系数K≥10
‑4cm/s或0.2mm以上宽度的裂纹中。多年以来，人们普遍认为K≤10
‑6cm/s的软弱基础是化灌行业的“禁区”。同时，由于糠醛的易氧化和高毒性，对施工人员和环境存在较大负面影响，欧美等发达国家已明令禁止将糠醛作为涂料行业添加物。
[0004]随着技术的进步，科研人员陆续开发了一系列渗透性更为优异的原料和配方，但对于K＝(10
‑6～10
‑8)cm/s的低渗层或0.006mm以下宽度的细微裂纹而言依然是个不小的挑战。此外，目前环氧化灌材料仍多以脂肪族多元胺为主要固化剂，该类物质分子链短、粘度低、活性高、反应快、放热量大，容易引发白化现象，可能导致可操作时间、固化物韧性及强度(尤其是低温下的湿粘接强度)的急剧下降。
[0005]比如公布号为CN104628994A的专利公开了一种全渗透突变型灌浆材料，该专利技术采用酮亚胺和酚醛胺作为固化剂，由于酮亚胺需要先与水反应产生活泼氢，而后方可与环氧缩聚，低温下固化速率明显慢于曼尼期碱，这使得该灌浆料操作期长达1080min，施工结束后24h仍不能固结(粘度低于1400mpa.s)，最高湿粘接强度也仅2.9Mpa。超长时间未固化不仅影响修复质量，还可能导致灌浆料从原裂缝中二次渗漏流失。此外，该专利在配制组分A的过程中，糠醛、丙酮已经被激活并生成缩聚体，其粘度相应增加，对环氧树脂的稀释降粘效果将大为减弱；配制温度高达40
‑
70℃，且含有高活性、可引发环氧结构开环的小分子羟基，加之已活化的醛酮体系，也存在与环氧树脂进一步交联的潜在风险，故A组分存储期很可能过短，甚至可能需要现配现用。而糠醛、丙酮的选用也势必对环境和作业人员产生一定毒害。
[0006]总体来说，现阶段环氧灌浆料相较上世纪八九十年代普遍使用的“中化798”系列，技术和产品上已经更新换代，但仍面临着渗透性偏低、毒性大、固结强度有限、低温或水下不宜施工等诸多缺陷。

技术实现思路

[0007]针对现有不足，本专利技术目的在于提供一种反应平和、放热量小、可在水下及低温环境固化的环氧树脂灌浆材料和应用，避开传统高挥发、高毒性的“丙酮
‑
糠醛”体系，同时保证优异的渗透性。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种环氧树脂灌浆材料，所述环氧树脂灌浆材料包括A、B两组分，使用时以质量比2：1
‑
5：1混合；
[0009]按质量份数计，A组分包括环氧树脂30
‑
50份、活性稀释剂10
‑
30份、活性渗透剂15
‑
40份、偶联剂2
‑
6份、表面活性剂1
‑
8份；
[0010]B组分包括酚醛胺55
‑
110份、固化促进剂5
‑
15份、渗透剂的活化剂1
‑
5份；
[0011]其中所述酚醛胺中包含有曼尼期碱50
‑
90份；
[0012]所述活性稀释剂为分子结构中含有一个或多个环氧官能团的小分子或低聚物，或室温粘度不高于50cp；
[0013]所述活性渗透剂选自低毒低粘度羰基醛、低挥发性低粘度羰基酮中的一种或两种；羰基醛、酮毒性标准为半致死剂量L
D50
(大鼠，经口)≥1200mg/kg，闪点≥20℃，粘度≤100cp。
[0014]所述偶联剂为有机硅氧烷、硅酸酯、钛酸酯、铝酸酯、锆酸酯中的至少一种。本申请所述环氧灌浆材料配方中，选择的低毒羰基醛和低挥发性羰基酮均为低粘度，同时与活性稀释剂、表面活性剂互配使用，保证了优异的渗透性。固化剂采用酚醛胺与曼尼期碱配合，可确保水下及低温环境合适的固化速率。进一步优选地，A组分包括有环氧树脂40
‑
50份、活性稀释剂10
‑
20份、活性渗透剂30
‑
40份、偶联剂2
‑
6份、表面活性剂1
‑
8份。
[0015]进一步地，A组分中按质量份数计还可以包括有色浆0
‑
5份，以满足实际应用中的着色需求。
[0016]进一步地，为综合平衡亲和性、粘度、浸润性与渗透速率，所述活性渗透剂为摩尔比为1：1
‑
3：1的苯甲醛与甲基异丁基甲酮的混合物。基于Washburn理论，灌浆料粘度越低，固液相界面张力及浆液与底材间的接触角越小，润湿性能越好，内渗速度越快。本申请所述环氧灌浆材料配方中，优选低毒、低粘、高浸湿功的苯甲醛，与对混凝土基材具备良好相容性和浸润性的甲基异丁基甲酮搭配，同时添加活性稀释剂与表面活性剂，使得灌浆料粘度最低至10cp，固液相界面张力低于4mN/m，接触角仅10
°
，可获得媲美于水分子渗透效能。
[0017]进一步地，所述曼尼期碱由酚、醛、胺合成制得，其中，酚、醛、胺物质的量之比为(2
‑
4)：(4
‑
8)：(3
‑
5)；其中所述酚为苯酚、间甲酚、壬基酚、双酚A和腰果酚中的至少一种；所述醛为苯甲醛或甲醛，所述胺为间苯二甲胺、多烯烃多胺、C8以下脂肪族二胺和胺乙基哌嗪中的至少一种。所述酚进一步优选自苯酚、壬基酚、腰果酚中的至少一种。所述胺进一步优自己二胺、三乙烯四胺、胺乙基哌嗪中的至少一种。本申请所选择的基础胺与常规胺类低聚物(如专利CN104628994A中采用的聚醚胺)相比，活性更高，价格更低，在合成改性胺时反应更为彻底。
[0018]进一步地，所述曼尼期碱包括10
‑
50份曼尼期碱1、20
‑
40份曼尼期碱2、10
‑
25份曼尼期碱3；所述曼尼期碱1的动力粘度(25℃)为950
‑
1300cp，活泼氢当量80
‑
98，热变形温度85
‑
95℃，所述曼尼期碱2的动力粘度(25℃)为1300
‑
1400cp，活泼氢当量65
‑
80，热变形温度78
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂灌浆材料，其特征在于，所述环氧树脂灌浆材料包括A、B两组分，使用时以质量比2：1
‑
5：1混合；按质量份数计，A组分包括环氧树脂30
‑
50份、活性稀释剂10
‑
30份、活性渗透剂15
‑
40份、偶联剂2
‑
6份、表面活性剂1
‑
8份；B组分包括酚醛胺55
‑
110份、固化促进剂5
‑
15份、渗透剂的活化剂1
‑
5份；其中所述酚醛胺中包含有曼尼期碱50
‑
90份；所述活性稀释剂为分子结构中含有一个或多个环氧官能团的小分子或低聚物，室温粘度不高于50cp；所述活性渗透剂选自低毒低粘度羰基醛、低挥发性低粘度羰基酮中的一种或两种；所述偶联剂为有机硅氧烷、硅酸酯、钛酸酯、铝酸酯、锆酸酯中的至少一种。2.根据权利要求1所述的环氧树脂灌浆材料，其特征在于，所述活性渗透剂为摩尔比为1：1
‑
3：1的苯甲醛与甲基异丁基甲酮的混合物。3.根据权利要求1所述的环氧树脂灌浆材料，其特征在于，所述曼尼期碱由酚、醛、胺合成制得，其中所述酚为苯酚、间甲酚、壬基酚、双酚A和腰果酚中的至少一种；所述醛为苯甲醛或甲醛，所述胺为间苯二甲胺、多烯烃多胺、C8以下脂肪族二胺和胺乙基哌嗪中的至少一种。4.根据权利要求3所述的环氧树脂灌浆材料，其特征在于，所述曼尼期碱包括10
‑
50份曼尼期碱1、20
‑
40份曼尼期碱2、10
‑
25份曼尼期碱3；所述曼尼期碱1的动力粘度(25℃)为950
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：林益军，王立杰，习志威，周楚璐，
申请(专利权)人：中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：